杂交链式反应(HCR)是指在温和的条件下,加入DNA引发链,使得两个稳定共存的发夹DNA被打开而交替杂交形成一条长的双链DNA(dsDNA)的过程。每一个这样的引发链均可以诱导一个HCR事件的发生,从而形成许多的dsDNA并实现对靶标检测时的信号放大。HCR作为一种免酶、恒温的放大技术,操作简单易行,在实际分析应用中备受关注。因此,近年来HCR技术被广泛的应用于各种生物传感器中。电化学生物传感器是目前应用最为广泛的生物传感器之一,它具备显著优势:灵敏度高、容易微型化、成本低廉、特异性强、操作简便快速等。另外,结合信号放大技术用于电化学生物传感器也引起了研究人员的广泛关注。因此,将HCR技术引入于电化学生物传感器的构建中,提高电化学生物传感器的灵敏度,是基于信号放大的电化学生物传感器构建的重要研究方向。综上所述,本论文着眼于电化学生物传感器的构建为基础、以结合HCR信号放大技术用于目标物的高灵敏检测为目标,发展用于生物小分子和酶分析检测的电化学生物传感器。主要对以下两个工作展开研究:一、基于三链分子开关诱导杂交链式反应信号放大构建的电化学适体传感平台在这个工作中,基于三链分子开关(THMS)诱导杂交链式反应(HCR)信号放大发展一个通用、灵敏的“signal-on”的电化学适体传感平台。该电化学适体传感平台系统是由均相溶液中的THMS分子识别过程与金电极表面上HCR信号放大两个部分组成。当靶标不存在时,两端分别延长的核酸适配体序列(APT)和三链结构形成序列(TFO)组成的THMS可维持稳定。这是一个“eT off”的状态。当加入靶标时,靶标与APT之间的相互作用致使THMS解体并且释放出TFO,TFO可以与电极表面的捕获探针(CP)部分杂交,并且通过HCR去触发长链dsDNA的形成。这个长链dsDNA聚合物可以通过静电吸附作用大量地吸附电化学活性物质([Ru(NH3)6]3+),从而输出一个非常强的电化学信号,这就是“eT on”状态。根据这个原理,我们以腺苷和凝血酶(Tmb)作为模式靶标,检测限分别是0.6 nM和70.9pM。作为一个电化学适体传感平台,只改变APT的序列便可以实现它的通用性,用于多目标物的检测,并在生物医药研究与临床诊断中具有有潜在的应用。二、基于λ核酸外切酶诱导杂交链式反应信号放大构建的电化学生物传感器用于T4多聚核苷酸激酶检测本工作中,基于λ核酸外切酶(λexo)的裂解反应和HCR的信号放大策略,构建一种简单、灵敏的电化学生物传感器用于T4多核苷酸聚合酶(T4PNK)活性的放大检测。当T4PNK存在时,该系统中的发夹探针(HP)5’-OH被磷酸化,磷酸化的HP可被λ exo特异性识别,并在HP双链互补部分沿着5’-3’方向水解DNA从而产生一条DNA引发链(UT),释放出来的UT可与自组装在金电极表面的捕获探针(CP)部分杂交,并触发两个稳定共存的发夹探针(H 1和H 2)之间发生交替的杂交过程,即HCR过程,从而在金电极的表面形成长链dsDNA。在静电吸附作用下,金电极表面的长链dsDNA能够吸附大量的电活性物质[Ru(NH3)6]3+,从而产生放大的电化学信号,实现T4PNK的灵敏检测,其检测限为7.4mU/ml,该方法同时也能用于T4PNK抑制剂的考察,为T4PKA检测和相关抑制剂研究提供了新的思路。